楊先鋒 舒小燕 韓志華

【摘? 要】文章主要分析了武鋼煉鋼廠100噸轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)，描述了基于Profibus現(xiàn)場通訊總線和主從控制的轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計方案，望能為有關(guān)人員提供到一定的參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速裝置;同步控制;主從控制

引言

武鋼條材總廠一煉鋼分廠轉(zhuǎn)爐及氧槍直流調(diào)速系統(tǒng)啟用于1998年，因運(yùn)行年限較長，設(shè)備老化，缺少備件，生產(chǎn)帶來極大的隱患。為提高運(yùn)行可靠性，提高整體效益，我們對該轉(zhuǎn)爐驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了升級，采用Allen-Bradley PowerFlex Digital DC Drive系列直流調(diào)速系統(tǒng)替換了原有的1397直流調(diào)速裝置。

1.轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)

1.1轉(zhuǎn)爐傾動機(jī)構(gòu)設(shè)備概況

升級改造的轉(zhuǎn)爐共有兩臺，均采用4套驅(qū)動器分別驅(qū)動4臺電機(jī)。傾動轉(zhuǎn)動范圍±180度，轉(zhuǎn)爐傾動至零位、±120°時自動停止（具體角度可在程序中設(shè)定修改）。傳動操作要求：1臺電機(jī)或驅(qū)動器故障時，允許正常生產(chǎn)。2臺電機(jī)或驅(qū)動器故障時，允許本爐生產(chǎn)。3臺電機(jī)或驅(qū)動器故障時，不允許生產(chǎn)，只能緊急回零。主從驅(qū)動器可以在1、2、3號驅(qū)動器間切換，具有各種安全連鎖，具備緊急停止和緊急回零功能。

1.2轉(zhuǎn)爐傾動位置檢測原理

原氧槍、傾動位置檢測使用旋轉(zhuǎn)主令控制器，氧槍、傾動在動作的過程中，通過減速機(jī)輸出軸上的旋轉(zhuǎn)主令觸發(fā)開關(guān)信號，PLC程序判斷氧槍、傾動當(dāng)前所處的大概位置。

升級后傾動位置，通過絕對值脈沖編碼器即可直接讀取絕對位置，計算出當(dāng)前的傾動角度。

2.轉(zhuǎn)爐傾動控制系統(tǒng)的配置

結(jié)合轉(zhuǎn)爐傾動控制特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)的配置為：（1）PowerFlex Digital DC Drive系列驅(qū)動器4臺。（2）西門子S7-400系列PLC系統(tǒng)。（3）直流電機(jī)電樞電壓：440VDC，電機(jī)電樞電流：200A，電機(jī)勵磁電流：8.06A，電機(jī)配有強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)和測速增量型編碼器。

3.電氣傳動控制方案

3.1傾動控制原理

轉(zhuǎn)爐傾動由4臺電機(jī)驅(qū)動，分別由4臺驅(qū)動器傳動。傾動直流裝置原型號：1397-U265FR-HA2-FS2015 ，含義：U——電壓等級380/415VAC，265——額定電樞電流265ADC，R—再生運(yùn)行，HA2—帶數(shù)字接口的編程器，F(xiàn)S2—勵磁電流調(diào)節(jié)器。新型號：20P41AD330RA0NNN，含義：20P—PowerFlex DC，4—4象限運(yùn)行，1—6脈波整流，A—IP20，D—輸入電壓460VAC，330—電樞電流330ADC，R—勵磁回路單相調(diào)節(jié)，A—帶用戶手冊，0NNN—空白面板，不帶IO擴(kuò)展和訊選件

傳動裝置的控制點(diǎn)主要有啟動、復(fù)位、運(yùn)行指示、故障指示、電樞電壓指示和電流指示，到PLC的控制點(diǎn)主要有啟動、停止、運(yùn)行允許、主從切換、速度給定、電流反饋信號和速度反饋信號。

3.2轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)主從控制

為使系統(tǒng)性能更穩(wěn)定更可靠，4臺電機(jī)就必須達(dá)到負(fù)荷平衡和速度同步。電機(jī)之間通過齒輪剛性連接，電機(jī)之間通過連接器保持相同的轉(zhuǎn)速。選擇一臺電機(jī)為主機(jī)，其他電機(jī)為從機(jī)，主、從機(jī)均為速度控制。將運(yùn)行電機(jī)的電流求平均值，經(jīng)負(fù)載PID調(diào)節(jié)后作為從機(jī)附加速度給定。同傳統(tǒng)的控制方式相比，這種使用方式大大提高了系統(tǒng)的性能，有效地消除因電機(jī)在運(yùn)行中同步性不好產(chǎn)生的爐體“點(diǎn)頭”或“搖頭”的現(xiàn)象，控制原理如圖。

3.3傾動的制動控制技術(shù)

為確保傾動機(jī)構(gòu)安全啟動和準(zhǔn)確停車，避免轉(zhuǎn)爐在啟停過程中失去動力出現(xiàn)溜車事故，采用了再生回饋制動和機(jī)械抱閘制動二者結(jié)合的方法。

原系統(tǒng)的制動方式采用了能耗制動，該方式會破壞機(jī)械設(shè)備，需要經(jīng)常更換抱閘剎車片。在剎車片更換不及時的時候經(jīng)常出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。取消能耗制動，選用可回饋的功率器件。當(dāng)由驅(qū)動器帶動的電機(jī)停機(jī)時，電機(jī)發(fā)電的電能反饋電網(wǎng)中。再生回饋制動是非常有效的節(jié)能方法。

4.結(jié)束語

由上可知，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)的控制以及轉(zhuǎn)爐的制動系統(tǒng)能有效確保到生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率，控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用能夠?yàn)槲覈苯鹦袠I(yè)的發(fā)展提供一定的參考價值。

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